【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于扫描探针显微镜探针制备领域，具体涉及一种机器视觉辅助的扫描探针显微镜针尖制备装置及方法。
技术介绍
1、扫描探针显微镜是扫描隧道显微镜、原子力显微镜等的统称。扫描探针显微镜在物理学、化学、生物学、材料科学、微电子等领域有广泛的应用。
2、探针是扫描探针显微镜的关键部件之一，它直接影响扫描探针显微镜的成像质量。金属纳米探针是扫描探针显微探针的重要一种，它常用于扫描隧道显微镜、原子力显微镜中。
3、金属纳米探针的制备方法包括剪切法、离子束轰击法、电化学腐蚀法等，其中交流腐蚀金属纳米探针是最常用的金属纳米探针制备方法之一，在使用交流电腐蚀金属丝制备纳米探针的过程中，金属丝作为阳极被氧化腐蚀后，又交替作为阴极还原金属探针表面的氧化层，因此交流法制备的金属纳米探针表面氧化层较薄，不需经额外的处理就可以得到高质量的原子图。
4、交流腐蚀金属纳米探针的过程中金属丝与溶液接触的地方有大量的气泡产生，气泡在未脱离金属丝表面时，阻隔了金属丝与电解液的接触，也阻止了这部分金属丝表面发生电解反应。因此，电解中产生的气泡容易在金属丝表面聚集会使金属表面电解不均匀，容易导致产生“松树状”的针尖形貌。针尖表面若凹凸不平会影响针尖与溶液的表面张力，导致针尖末端不对称，甚至影响针尖尖端的曲率半径。因此，在电化学腐蚀过程中，保持探针周围的气泡均匀扩散、不发生团聚非常重要。
5、在交流腐蚀制备纳米探针反应开始时，施加的电压大，浸入液面下的金属丝较长，金属丝较粗与溶液接触面积大，反应剧烈，产生的气泡尺寸大，
6、但是，由于传统的交流腐蚀金属纳米针尖，多依靠操作者肉眼观测，手工调节反应电压，常常由于反馈不及时，导致针尖表面出现毛刺，影响探针质量，并且制备高质量探针，过于依赖个人经验。
技术实现思路
1、本专利技术提出一种机器视觉辅助的交流腐蚀金属纳米探针制备装置及方法，通过针尖腐蚀过程中产生的气泡的数量、大小和分布参数自动调节腐蚀电压的大小，实现针尖形貌可控，极大提高制备针尖的成功率。
2、为了实现上述目的，本专利技术提出如下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供一种机器视觉辅助的交流腐蚀金属纳米探针制备装置，包括针尖腐蚀台模块、机器视觉辅助模块和控制电路模块。
4、进一步的，针尖腐蚀台模块包括底板架、探针夹持装置、辅助电极、金属丝探针、溶液池固定架、溶液池；探针夹持装置和溶液池固定架均与底板架固定连接；溶液池为u型管状容器，盛有溶液，并且固定在溶液池固定架上；探针夹持装置有两个夹持头，分别夹持金属丝探针和辅助电极；金属丝探针放置在u型管状容器一端，辅助电极放置在u型管状容器另一端，并且金属丝探针底部和辅助电极均浸入溶液池的溶液内。
5、进一步的，机器视觉模块包括摄像机、机架、辅助光源、视频采集卡；机架和辅助光源与底板架固定连接，摄像机固在机架上，用于拍摄金属丝探针在腐蚀过程中产生的气泡图像，视频采集卡将摄像机拍摄的图像转为数字信号并传输到控制器。
6、进一步的，控制电路包括控制器和驱动电路；控制器将视频采集卡传入的数据，经过实时处理后，与设定值相比对，生成相应腐蚀电压信号，再经驱动电路放大，控制金属丝探针的腐蚀过程。
7、第二方面，本专利技术提供一种机器视觉辅助的交流腐蚀金属纳米探针制备方法。
8、首先，将溶液池中的溶液、金属丝探针、辅助电极和驱动电路连接成一个闭合的电路回路；
9、进一步的，将摄像机对准金属探针与腐蚀溶液交界处，调节摄像机的焦距、辅助光源直到能够满足摄像机能够清晰拍摄金属丝探针与溶液交界处，
10、在控制器中输入初始电压，开始金属探针腐蚀；
11、在金属探针腐蚀过程中实时拍摄气泡并记录数量、尺寸和金属丝探针附近的气泡分布参数等数据，实时与设定值对比，当检测气泡发生团聚或黏附到针尖表面时，控制器将自动调节驱动电路的输出电压大小，维持气泡的数量逐变少、气泡的尺寸逐渐变小以及气泡在金属丝针尖附近的分布均匀。
12、金属探针腐蚀结束，断开电源。
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1.一种机器视觉辅助的交流腐蚀金属纳米探针制备装置，其特征在于，包括针尖腐蚀台模块、机器视觉辅助模块和控制电路模块，所述的针尖腐蚀台模块包括底板架、探针夹持装置、辅助电极、金属丝探针、溶液池固定架、溶液池，所述的机器视觉模块包括摄像机、机架、辅助光源、视频采集卡，所述的控制电路包括控制器和驱动电路。
2.根据权利要求1所述的一种机器视觉辅助的交流腐蚀金属纳米探针制备装置，其特征在于，所述的底板架与探针夹持装置、溶液池固定架、机架和辅助光源固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种机器视觉辅助的交流腐蚀金属纳米探针制备装置，其特征在于，所述的溶液池为U型管状容器，盛有溶液，并且固定在溶液池固定架上。
4.根据权利要求1所述的一种机器视觉辅助的交流腐蚀金属纳米探针制备装置，其特征在于，所述的探针夹持装置有两个夹持头，分别夹持金属丝探针和辅助电极。
5.根据权利要求1所述的一种机器视觉辅助的交流腐蚀金属纳米探针制备装置，其特征在于，所述的金属丝探针放置在U型管状容器一端，并且金属丝探针底部浸入溶液池的溶液内。
6.根据权利要求1
7.根据权利要求1所述的一种机器视觉辅助的交流腐蚀金属纳米探针制备装置，其特征在于，所述的摄像机固在机架上，用于拍摄金属丝探针在腐蚀过程中产生的气泡图像。
8.根据权利要求1所述的一种机器视觉辅助的交流腐蚀金属纳米探针制备装置，其特征在于，所述的视频采集卡将摄像机拍摄的图像转为数字信号并传输到控制器。
9.根据权利要求1所述的一种机器视觉辅助的交流腐蚀金属纳米探针制备装置，其特征在于，所述的控制器将视频采集卡传入的数据，经过实时处理后，生成相应腐蚀电压信号，再经驱动电路放大，控制金属丝探针的腐蚀过程。
...【技术特征摘要】
1.一种机器视觉辅助的交流腐蚀金属纳米探针制备装置，其特征在于，包括针尖腐蚀台模块、机器视觉辅助模块和控制电路模块，所述的针尖腐蚀台模块包括底板架、探针夹持装置、辅助电极、金属丝探针、溶液池固定架、溶液池，所述的机器视觉模块包括摄像机、机架、辅助光源、视频采集卡，所述的控制电路包括控制器和驱动电路。
2.根据权利要求1所述的一种机器视觉辅助的交流腐蚀金属纳米探针制备装置，其特征在于，所述的底板架与探针夹持装置、溶液池固定架、机架和辅助光源固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种机器视觉辅助的交流腐蚀金属纳米探针制备装置，其特征在于，所述的溶液池为u型管状容器，盛有溶液，并且固定在溶液池固定架上。
4.根据权利要求1所述的一种机器视觉辅助的交流腐蚀金属纳米探针制备装置，其特征在于，所述的探针夹持装置有两个夹持头，分别夹持金属丝探针和辅助电极。
5.根据权利要求1所述的一种机器视觉...
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